Detektormaterialet

Detektormaterialet betegner det fysiske mediet som danner grunnlaget for et detektorsignal i eksperimentell fysikk. Materialet omdanner innkommende stråling eller partikler til målbare signaler gjennom prosesser som ionisering, scintillasjon eller Cherenkov-lys. Valg av materialet avhenger av hvilket type fenomen som skal registreres, hvilken energi og strålingsmiljø som er til stede, samt ønsket oppløsning og hastighet.

Vanlige hovedkategorier inkluderer fast og flytende halvledere, scintillatorer og gassbaserte medier. Skiverslag som silicon (Si) brukes bredt i sporingsdetektorer og vertex-detektorer på grunn av høy posisjonsoppløsning og rask respons. For energiregistrering og gamma-spektroskopi er germanium (Ge) og kvantematerialer som NaI(Tl) og CsI(Tl) viktige scintillatormaterialer. Flytende og faste noble gasser, som flytende argon (LAr) eller xenon (LXe), brukes i tidsprojeksjonskretser og kalorimetre fordi de gir god sekundær signalforsterkning og drift i store volumer. Gassdetektorer, inkludert MWPC og GEM, kombinerer ionisering av gasser med elektrontransport for posisjonsbestemmelse og tidsmåling. For spesialapplikasjoner benyttes optiske eller Cherenkov-radiatorer som aerogel eller silica i kombinasjon med fotodetektorer.

Viktige egenskaper ved valg av materiale er tetthet og atomnummer (signalstyrke og stopping power), energihastighet og tidsoppløsning, lysutbytte (for scintillasjon), radiationshårdhet, temperaturavhengighet og produksjonskostnader. Radieringsskade og vedlikehold har også betydning i krevende miljøer. Detektormaterialet må dermed velges ut fra applikasjon, miljø og målbare krav til presisjon og levetid.